李秭城 周曉冬 李國良 李乾坤 夏強(qiáng)

摘 要：中天鋼鐵集團(tuán)180 m2燒結(jié)機(jī)通過提高混合料料溫，強(qiáng)化混勻制粒，低水分低點(diǎn)火負(fù)壓操作，提升料層透氣性，加強(qiáng)原燃料管理，降低漏風(fēng)率，提升設(shè)備保障能力等多重措施，將燒結(jié)料層由910 mm提升至1 000 mm，并在1 000 mm超厚料層條件下穩(wěn)定生產(chǎn)。燒結(jié)礦產(chǎn)、質(zhì)量穩(wěn)步提升，燒結(jié)機(jī)利用系數(shù)上升0.042 t/（m2·h），燒結(jié)內(nèi)返率下降0.87%，固體燃耗下降5.69 kg/t，煤氣消耗下降4.67 m3/t，轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度提升1.15%，RDI+3.15由65.69%提升至73.64%，RI由82.22%提升至82.83%。

關(guān)鍵詞：1 000 mm；超厚料層；制粒；低負(fù)壓；漏風(fēng)率；固體燃耗

PRODUCTION PRACTICE OF 1 000 mm ULTRA THICK MATERIAL LAYER ON THE 180 m2 SINTERING MACHINE OF ZHONGTIAN IRON AND STEEL

Li Zicheng? ? ?Zhou Xiaodong? ? Li Guoliang? ? Li Qiankun? ? Xia Qiang

（Zhongtian Iron and Steel Group Special Steel Sintering Plant.? ? Changzhou? ? 213000，China）

Abstract：The 180 m2 sintering machine of Zhongtian Iron and Steel Group by improving the mixing temperature， strengthening the mixing granulation， low moisture and low ignition negative pressure operation， improve the permeability of the material layer， reduce the air leakage rate， improve the equipment support ability and other multiple measures， the sinter layer from 910 mm to 1 000 mm， and stable production under the condition of 1 000 mm super thick material layer. The sintered mineral and the quality improved steadily， the utilization coefficient of sintering machine increased by 0.042 t/ （m2·h）， the sintering internal return rate decreased by 0.87%， the solid burnup decreased by 5.69 kg/t， the gas consumption decreased by 4.67 m3/t， the drum strength increased by 1.15%， RDI+3.15 increased from 65.69% to 73.64%. RI increased from 82.22% to 82.83%.

Key words：1 000 mm; super thick material layer; granulation; low negative pressure; air leakage rate; solid burn-up

0? ? 前? ? 言

厚料層燒結(jié)技術(shù)是基于鐵酸鈣固結(jié)理論和自蓄熱作用發(fā)展起來的先進(jìn)燒結(jié)技術(shù)，近年來在我國被普遍采用 [1-2] ，料層提升之后使高溫氧化區(qū)保持時間延長，燒結(jié)礦礦物結(jié)晶充分，有利于硅鋁復(fù)合鐵酸鹽（SFCA）的生成[3]，結(jié)構(gòu)得以改善，強(qiáng)度得以提高。由于料層的自動蓄熱作用，有利于降低燃料的配入，從而降低固體燃料消耗，減少CO2排放[4]；料層提升后燒結(jié)機(jī)速度得以變慢，延長了點(diǎn)火時間提升了點(diǎn)火強(qiáng)度，有利于降低點(diǎn)火煤氣消耗[5]，同時使得強(qiáng)度低的表層燒結(jié)礦數(shù)量相對減少，成品率提升[6]。目前國內(nèi)新天鋼聯(lián)合特鋼、陜鋼集團(tuán)漢鋼公司等多家企業(yè)已經(jīng)將燒結(jié)料層布到1 000 mm[7-8]。

中天鋼鐵180 m2燒結(jié)機(jī)近些年一直在摸索“低水低碳厚料層”操作方針，在2022年9月份大修經(jīng)過一系列的設(shè)備改造和技術(shù)改造，將料層提升至1 000 mm，并一直處于穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)。對改造前后燒結(jié)礦的各項(xiàng)指標(biāo)對比分析研究證明，燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度，粒度組成，低溫還原粉化率，返礦率等指標(biāo)有了顯著提升，固體燃料消耗及煤氣消耗顯著下降。

1? ? 實(shí)施超厚料層燒結(jié)的設(shè)備保障

1.1? ? 減少有害漏風(fēng)

燒結(jié)機(jī)漏風(fēng)是影響燒結(jié)礦質(zhì)量以及限制料層厚度提高的重要因素之一[9]。厚料層燒結(jié)對風(fēng)機(jī)抽風(fēng)能力提出了更高的要求，在主抽風(fēng)機(jī)能力一定的情況下，減少系統(tǒng)漏風(fēng)是變相提高抽風(fēng)能力的一種有效手段[10]。中天鋼鐵180 m2燒結(jié)機(jī)大修時主要針對燒結(jié)機(jī)頭尾漏風(fēng)、滑道漏風(fēng)、煙道漏風(fēng)進(jìn)行了整治，有效將低了燒結(jié)22個風(fēng)箱的煙氣含氧量（見圖1），主抽入口煙氣含氧量由16.8%降低至14.2%。

燒結(jié)機(jī)頭尾密封板在物料的摩擦和風(fēng)的沖刷下，形成了許多縱向的溝坑，利用大修期間將頭尾密封板更換為全密封彈簧箱式密封裝置，此密封裝置更耐高溫與耐磨。180 m2燒結(jié)機(jī)原動靜滑道投產(chǎn)十年，出現(xiàn)磨損、水平度不一致等情況，此次檢修重新對滑道校水平并更換為柔性密封（見圖2），柔性密封不僅僅解決了漏風(fēng)問題，而且不用對滑道進(jìn)行加油。對燒結(jié)機(jī)下部風(fēng)箱的箱體加焊龜甲網(wǎng)，并進(jìn)行噴涂（見圖3），杜絕了臺車篦條間下來的碎料與箱體直接接觸，延長了使用壽命。

1.2? ? 燒結(jié)本體改造

厚料層對透氣性有著較高的要求，料層收縮比受多方面影響。因此對燒結(jié)本體的多項(xiàng)設(shè)備進(jìn)行抬高處理（見圖4）。將布料七輥的最下面一根輥?zhàn)幽玫?，并對七輥的底座進(jìn)行調(diào)高，由原先980 mm提升至1 040 mm，此兩項(xiàng)改造杜絕了1 000 mm從七輥平著推出來，形成兩次壓料。同時對料面打孔裝置、過橋、機(jī)尾保溫罩等多個地方進(jìn)行了調(diào)高處理。并在臺車中部位置和進(jìn)機(jī)尾保溫罩位置安裝了兩處限高信號，根據(jù)料層收縮比，當(dāng)臺車中部位置檢測到料層高度≥980 mm時，主控室會有聲光報(bào)警，當(dāng)進(jìn)保溫罩之前料層檢測到料層高度≥980 mm時燒結(jié)機(jī)會急停。此設(shè)計(jì)是充分考慮到料層收縮比小的時候，例如：生石灰噴灰、煤氣質(zhì)量差等點(diǎn)不著火料層抽不下去的時候避免拉掉機(jī)尾保溫罩和移動擺架。

1.3? ? 燒結(jié)自動布料裝置

料層達(dá)到1 000 mm后對混合料水分及布料精度要求更高，混合料水分越大形成的過濕層越厚，原先的布料小閘門人為操作精度不高。2022年180 m2燒結(jié)機(jī)上一套容主閘門、布料小閘門、鋪底料閘門、平料門四合一的自動布料裝置，四道閘門均由液壓遠(yuǎn)程控制，調(diào)整精度可以達(dá)到0.1 mm數(shù)量級。

1.4? ? 梯形壓料裝置及松料器改造

中天鋼鐵180 m2機(jī)臺車欄板高度750 mm，料層布到1 000 mm后為解決邊緣點(diǎn)火問題，制作安裝了梯形的壓料板，壓料板高度可根據(jù)布料厚度上下可調(diào)整，在倒角的位置將原棱角改造為圓弧角，改造后兩側(cè)點(diǎn)火效果良好，且臺車欄板兩側(cè)無散料漏出（見圖5）。

對于未經(jīng)過點(diǎn)火燒結(jié)的原始料層，布料高度增加后，下部料層在重力作用下會被進(jìn)一步壓實(shí)，使料層阻力增加[11]。為改善料層透氣性，目前各大企業(yè)在燒結(jié)松料器方面做了很多研究攻關(guān)[12-14]。對180 m2燒結(jié)機(jī)的松料器進(jìn)行改造，采用直徑為32 mm的圓鋼，在距臺車篦條高度250 mm和450 mm的位置分別安裝兩排松料器，采用“上七下六”的結(jié)構(gòu)（見圖6），松料器長度為2 000 mm，松料器橫穿底座，在底座兩側(cè)均進(jìn)行固定。應(yīng)用后圓鋼無變形下沉的情況發(fā)生，圓鋼不易積料。

2? ? 實(shí)施超厚料層燒結(jié)的工藝改進(jìn)

2.1? ? 提高混合料料溫

燒結(jié)混合料的溫度高低是制約燒結(jié)生產(chǎn)的關(guān)鍵性因素之一[15]，當(dāng)混合料的溫度低于燒結(jié)露點(diǎn)溫度時，會在燒結(jié)生產(chǎn)過程中形成透氣性較差的過濕層，加大氣流通過料層的阻力[16]。180 m2燒結(jié)機(jī)通過精準(zhǔn)控制返礦平衡，控制返礦倉位，將返礦倉位始終控制在1.5 h左右，保證燒結(jié)配料配用的都是剛出環(huán)冷的熱返礦，返礦溫度在40 ℃左右。多點(diǎn)蒸汽加熱，混料水池蒸汽加熱至水溫80 ℃、小礦槽四周通壓力為5 kPa的蒸汽加熱，并在混合機(jī)自主研發(fā)了一種《一種氣液霧化噴淋裝置》[17]（見圖7），在混合機(jī)加水管中加一路蒸汽管，利用蒸汽加熱加壓，形成有溫度的霧化水，該裝置在混合機(jī)應(yīng)用后，料溫提升6 ℃，混勻料大于3 mm物料占比上升8.61%（見表1）。

2.2? ? 生石灰強(qiáng)化燒結(jié)過程

中天鋼鐵180 m2燒結(jié)機(jī)在熔劑結(jié)構(gòu)上，將原2%石灰石全部置換到生石灰上，生石灰在料層中的分散性更好，能夠更為均勻地分布于混合料中，且生石灰中含有大量的CaO，能夠在消化時生成大量具有黏性的Ca（OH）2凝膠體，作為能夠在混合料中均勻分布的黏性物質(zhì)，生石灰比其他任何熔劑都更有利于混合料制粒過程[18]。180 m2燒結(jié)機(jī)全部配用回轉(zhuǎn)窯自產(chǎn)的生石灰，生石灰活性度在335 ml以上。通過對生石灰倉的整改，采用拉絲皮帶和稱重傳感器，轉(zhuǎn)速控制在30 Hz以上，使生石灰下料更加均勻，且混合機(jī)噴加熱水也更加有助于生石灰的消化。

2.3? ? 低負(fù)壓點(diǎn)火

低負(fù)壓點(diǎn)火過程中，由于點(diǎn)火時的抽風(fēng)負(fù)壓小，減小了上部料層對下部料層的擠壓力，使得料層相對松散，料層透氣性較好[19]。對低負(fù)壓的設(shè)備改造升級，通過調(diào)整1號、2號、3號風(fēng)箱的開度可以實(shí)現(xiàn)燒結(jié)機(jī)1號、2號風(fēng)箱負(fù)壓在-4 ～ -16 kPa之間控制，正?？刂圃?6 kPa左右，3號風(fēng)箱負(fù)壓在-7 ～ -16.5 kPa之間控制，正常控制在-10 kPa左右（見表2）。超厚料層延長了燒結(jié)點(diǎn)火時間，提升了點(diǎn)火強(qiáng)度，有利于降低煤氣消耗。

2.4? ? 混合料低水分控制

低水燒結(jié)和厚料層是相輔相成的，厚料層燒結(jié)的意義是減少玻璃質(zhì)多、強(qiáng)度低的表層燒 結(jié)礦占比，充分利用燒結(jié)過程自蓄熱作用強(qiáng)化燒結(jié)高溫反應(yīng)，但隨著料層厚度提升，過濕帶厚度也逐漸增加，過程阻力增大，透氣性惡化[20]，低水燒結(jié)的優(yōu)勢在于降低物料堆密度，強(qiáng)化物料顆粒表面接觸，促進(jìn)固相反應(yīng)進(jìn)行，且有效減少過濕層。中天鋼鐵180 m2燒結(jié)機(jī)自2019年實(shí)行厚料層操作以來，圓輥處混合料水分由7.8%穩(wěn)步控制到6.5%（見表3）。

2.5? ? 原燃料穩(wěn)定控制

中天鋼鐵180 m2燒結(jié)大多使用澳礦、巴西礦等進(jìn)口富礦粉，在礦粉搭配上充分論證試驗(yàn)，并在燒結(jié)杯上提前進(jìn)行試驗(yàn)。在工業(yè)化生產(chǎn)過程中嚴(yán)格把控各礦粉的下料情況，每日進(jìn)行跑盤作業(yè)，要求跑盤偏差小于5%。在燃料方面，嚴(yán)格把控進(jìn)廠粒度，特別是小于1 mm部分，并對使用的煤種逐一進(jìn)行對比（見表4），從而為后續(xù)的采購提供參考，從使用情況來看（見表5），煤種3水分最低為6.875%，＜1 mm部分最少為9.59%，生產(chǎn)出的燒結(jié)礦RDI+3.15最優(yōu)，且燃料單耗和單位成本最低。同時在燃料破碎過程中，通過調(diào)整對輥、四輥的輥間距，控制破碎的給料量，避免燃料的過粉碎。

3? ? ?超厚料層燒結(jié)的實(shí)施效果

通過各項(xiàng)攻關(guān)措施的落實(shí)，超厚料層取得了良好的效果（見表6），180 m2燒結(jié)料層從910 mm提升至1 000 mm，燒結(jié)機(jī)利用系數(shù)上升0.042 t/（m2·h），燒結(jié)內(nèi)返率下降0.87%，堿度±0.08范圍合格率上升3.74%，亞鐵±1范圍合格率上升2.71%，固體燃料消耗下降5.69 kg/t，煤氣消耗下降4.67 m3/t，轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度提升1.15%。料層從910 mm提升至1 000 mm，燒結(jié)礦冶金性能RDI+3.15提升明顯（見圖8），由65.69%提升至73.64%；燒結(jié)礦還原性由82.22%提升至82.83%。

對910 mm料層和1 000 mm料層狀態(tài)下生產(chǎn)出來的礦相進(jìn)行分析（見圖9～圖10），礦相主要由赤鐵礦（亮白色）、磁鐵礦（棕紅色）、鐵酸鈣（灰黑色）和橄欖石（亮黑色）組成。910 mm料層狀態(tài)下燒結(jié)礦赤鐵礦含量較多，達(dá)到21.88%，甚至出現(xiàn)較多自形晶，表明更多赤鐵礦未能有效發(fā)生成礦反應(yīng)生成鐵酸鈣，限制了鐵酸鈣含量的提高，鐵酸鈣含量僅為29.73%（見表7）。1 000 mm料層狀態(tài)下燒結(jié)礦中鐵酸鈣廣泛存在其礦相組成中，鐵酸鈣含量達(dá)39.67%，而橄欖石較少；且鐵酸鈣大多呈塊狀、斑狀結(jié)構(gòu)，且于磁鐵礦以交織熔蝕結(jié)構(gòu)為主。

4? ? 結(jié)? ? 論

1）中天鋼鐵180 m2燒結(jié)機(jī)通過強(qiáng)化設(shè)備管理，加強(qiáng)漏風(fēng)治理，多重手段提升混合料料溫，提升生石灰配用比例提升制粒效果，低水分、低負(fù)壓操作，燒結(jié)料層厚度逐步提升至1 000 mm，燒結(jié)礦產(chǎn)、質(zhì)量明顯提升。

2）相比910 mm料層，1 000 mm燒結(jié)料層在180 m2燒結(jié)機(jī)生產(chǎn)實(shí)施后，燒結(jié)礦中鐵酸鈣含量提升9.94%，燒結(jié)礦強(qiáng)度升高，轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度提升1.15%，燒結(jié)內(nèi)返率下降0.87%。

3）相比910 mm料層，1 000 mm燒結(jié)料層在180 m2燒結(jié)機(jī)生產(chǎn)實(shí)施后，固體燃料消耗下降5.69 kg/t，煤氣消耗下降4.67 m3/t。

4）相比910 mm料層，1 000 mm燒結(jié)料層在180 m2燒結(jié)機(jī)生產(chǎn)實(shí)施后，RDI+3.15由65.69%提升至73.64%；燒結(jié)礦還原性由82.22%提升至82.83%。

參考文獻(xiàn)

[1]? ? 許滿興. 超厚料層燒結(jié)礦的試驗(yàn)研究與生產(chǎn)實(shí)踐[A]//中國金屬學(xué)會.2014年全國煉鐵生產(chǎn)技術(shù)會暨煉鐵學(xué)術(shù)年會文集（上）[C].2014：335-337.

[2]? ? 翟江南.厚料層燒結(jié)優(yōu)化技術(shù)綜述及其實(shí)踐[J].燒結(jié)球團(tuán)，2017，42（2）：1-9.

[3]? ? 闞永海.超厚料層燒結(jié)技術(shù)應(yīng)用研究[J].河南冶金，2022，28（5）：1-3.

[4]? ? 吳勝利，陳東峰，趙成顯，等.不同料層高度燒結(jié)過程尾氣排放規(guī)律[J].北京科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2010，32（2）：164-169.

[5]? ? 郝建海.燒結(jié)機(jī)欄板加高升級改造及厚料層燒結(jié)工藝的生產(chǎn)實(shí)踐[J].河南冶金，2020，28（4）：16-18.

[6]? ? 馮根生，吳勝利，趙佐軍.改善厚料層燒結(jié)熱態(tài)透氣性的研究[J].燒結(jié)球團(tuán)，2011，36（1）：1-5.

[7]? ? 闞永海.天鋼聯(lián)合特鋼1 000 mm超厚料層燒結(jié)生產(chǎn)實(shí)踐[J].山東冶金，2022，42（3）：9-11.

[8]? ? 王建鵬，相里軍紅，李文雅，等.漢鋼265 m2燒結(jié)機(jī)1 000 mm料層均質(zhì)燒結(jié)技術(shù)進(jìn)步[J].山西冶金，2021，44（5）：193-195.

[9]? ? 張余謙.燒結(jié)機(jī)燒結(jié)過程數(shù)值模擬及其漏風(fēng)檢測研究[D].沈陽：東北大學(xué)，2020.

[10]? ? 程崢明，寧文欣，潘文.超厚料層均質(zhì)燒結(jié)技術(shù)的研究與應(yīng)用[J].燒結(jié)球團(tuán)，2019，44（4）：7-12.

[11]? ? 蔣碩，李枯.天津聯(lián)合特鋼有限公司910 mm厚料層燒結(jié)生產(chǎn)實(shí)踐[J].南方金屬.2017（4）：56-60.

[12]? ? 何木光，吳嵩，李玉洪.攀鋼燒結(jié)新型松料器的應(yīng)用及效果[J].礦業(yè)工程，2015，13（2）：31-34.

[13]? ? 唐斌，高建安.燒結(jié)布料系統(tǒng)改造的研究及實(shí)踐[J].燒結(jié)球團(tuán)，2018，43（5）：40-44.

[14]? ? 周康軍.梅山燒結(jié)廠使用雙層松料器的效果[J].燒結(jié)球團(tuán)，2006，31（3）：32-33.

[15]? ? 吳丹偉，劉武楊，劉華.燒結(jié)節(jié)能提效集成新技術(shù)在柳鋼2號360m2燒結(jié)機(jī)上的應(yīng)用[J].燒結(jié)球團(tuán)，2018，43（2）：25-28.

[16]? ? 黃富.燒結(jié)混合料蒸汽預(yù)熱工藝分析與改進(jìn)[J].金屬材料與冶金工程，2022，50（6）：33-37.

[17]? ? 金壽江.一種氣液霧化噴淋裝置[P].中國專利：217411146U，2022-09-13.

[18]? ? 林楊，呼建軍.超厚料層燒結(jié)技術(shù)的研究與生產(chǎn)實(shí)踐[J].冶金標(biāo)準(zhǔn)化與質(zhì)量，2022，60（6）：48-51.

[19]? ? 劉京.采用低負(fù)壓點(diǎn)火技術(shù)提高燒結(jié)礦產(chǎn)質(zhì)量[J].江西冶金，2018，38（1）：18-20.

[20]? ? 陳東峰，胡夏雨，黃發(fā)元.超厚料層燒結(jié)過濕帶水分變化的試驗(yàn)研究[J].中國冶金，2012，22（9）：34-37.